Was ist die Kort-Düse?

Die Kort-Düse ist ein auf Schiffen und Booten verwendeter Niedergeschwindigkeitspropeller, der aus einem herkömmlichen Propeller besteht, der in einer speziell entwickelten Ummantelung untergebracht ist. Der strömungsbeschleunigende Effekt der Ummantelung und das hydrodynamische Innenprofil verbessern die Schubeffizienz des Propellers bei geringeren Geschwindigkeiten erheblich. Dies ermöglicht den Einsatz kleinerer Propeller und Kraftwerke auf Schiffen mit niedrigerer Geschwindigkeit als bei herkömmlichen, offenen Propellerkonstruktionen. Die Steuersteuerung auf Schiffen mit Kort-Düsen kann durch herkömmliche Ruderanordnungen erfolgen, die im Schubpfad angeordnet sind, oder die Düse selbst kann schwenken, um Richtungsschub zu liefern. Leider fügt die Ummantelung dem Design einen erheblichen Widerstand hinzu, weshalb die Kort-Düse bei Geschwindigkeiten über 10 Knoten (11.5 mp/h-18.5 km/h) an Effizienz verliert.

Die Konzepte, die dem Kort-Düsendesign zugrunde liegen, entstanden Anfang des 1900. Jahrhunderts durch die visionären Bemühungen des italienischen Ingenieurs Luigi Stipa. Seine Entwürfe für ein Flugzeug mit „Intube-Propeller“-Antrieb waren weitsichtig, und seine Arbeit an der Ermittlung der optimalen Parameter für das Design half dem deutschen Erfinder Ludwig Kort 1934, den Kort-Düsen-Schiffsantrieb zu perfektionieren. Das Prinzip, das dem Konzept des Mantelpropellers zugrunde liegt, ist fair einfach; Es ist einer der grundlegendsten Standards der Fluiddynamik, dh dass eine Flüssigkeit beschleunigt wird, wenn sie durch eine Verengung in einem Rohr geleitet wird. Die technischen Optimierungen, die das Design so effizient machen, sind jedoch etwas komplexer.

Der physikalische Aufbau eines Kort-Düsenantriebs ähnelt in jeder Hinsicht herkömmlichen Propellerantrieben bis hin zur Propellernabe selbst. Hier sind Nabe und Schaufeln von einem zylindrischen Deckband umgeben, das an beiden Enden offen ist. Dieser bildet das bereits erwähnte Strömungsrohr und dient der Beschleunigung der vom Propeller entwickelten Strömung. Die wahre Magie des Innenpropellers der Stipa und der Kort-Düse liegt jedoch im Profil der Innenfläche des Mantels.

Wie Stipa nach jahrelanger Forschung herausfand, sollte die Innenfläche der Ummantelung auf die gleiche Weise wie ein Tragflügel- oder Flugzeugflügel konturiert werden, um die Effizienz des Designs zu maximieren. Bei diesem Tragflächenprofil folgt die Innenfläche der Ummantelung einer allmählichen Krümmung zum Austrittsende, wobei der höchste Teil des Profils an die Flügelkanten des Propellers angrenzt. Die Drehgeschwindigkeit des Propellers und der Abstand zwischen ihm und der Vorderkante des Deckbands sind ebenfalls kritische Faktoren für die Gesamteffizienz des Systems. Diese Variablen hängen alle von der genauen Endkonstruktion und dem Zweck des betreffenden Schiffes ab und haben zu mehreren verschiedenen Variationen geführt, darunter die Rice-Schubdüse und der Phelix-Antrieb für kleine Schiffe.

Die Lenksteuerung bei ummantelten Antrieben kann auf zwei Arten erreicht werden. Herkömmliche Ruder können verwendet werden oder die Düse selbst kann ähnlich wie die Schubsteuerung bei einem Schiffsjetantrieb gedreht werden. Trotz aller Vorteile von ummantelten Propellern in Bezug auf die Schubeffizienz haben die Designs einen grundlegenden Fehler. Die Ummantelung erzeugt einen beträchtlichen Widerstand im Wasser, der mit zunehmender Geschwindigkeit des Schiffes alle Verbesserungen der Schubeffizienz zunichte macht. Dieses Phänomen erreicht einen Ausgleich bei ungefähr 10 Knoten, wodurch die Kort-Düse nur für langsamere Fahrzeuge geeignet ist, die eine hohe Schubeffizienz erfordern, wie beispielsweise Schlepper und Hafentender.